第1.4课 （实验）用打点计时器测速度（原卷版）

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第1.4 课（实验）用打点计时器测速度
一、实验原理
1.两种打点计时器的比较
电磁打点计时器 电火花计时器
结构
示意图
打点原理 电磁作用下振针上下周期性振动打点 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴
放电打点
工作电压 6 V以下交流电源 220 V交流电源
打点周期 0.02 s 0.02 s
阻力来源 纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与
振针的摩擦
纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，比前
者小
功能 功能相同，都是计时仪器
电磁打点计时器的工作原理
如图所示，当给电磁打点计时器的线圈通电后，线圈产生磁场，线圈中的振片被磁化，
振片在永久磁铁磁场的作用下向上或向下运动，由于交流电的方向每个周期要变化两次，因
此振片被磁化后的磁极要发生变化，永久磁铁对它的作用力的方向也要发生变化．振动片的
一端装有打点针，当纸带从针尖下通过时，便会打上一系列点．
二、实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用 220 V 交流电源)、刻度尺、
1
纸带、复写纸、导线、坐标纸等。
打点计时器的作用
1. 测时间（直接测出，电源频率 50 Hz，每隔 0.02 s 秒打一个点）。
2. 测位移（直接测出）。
3. 测纸带的速度（间接测出），研究物体的运动。
4.分析纸带 → 研究物体运动
用打点计时器测量瞬时速度
（1）测平均速度：
方法：先取计数点 0，1，2，3，4……用刻度尺量出计数点间的距离（位移）Δx，计入表格，
同时记下对应的时间 Δt，然后根据公式算出平均速度。
（2）测瞬时速度：
当Δt 无限小的时候，两点间的平均速度近似等于两点间某点的瞬时速度，故——用两点间的
平均速度代替两点间某点的瞬时速度。
三、实验过程
1.实验步骤
(1)把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸
带上面。
(2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到 6 V 的低压交流电源上。
(3)接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点。随
后关闭电源。
(4)重复步骤(2)、(3)，获得 3～5条纸带。
(5)选择一条点迹清晰便于分析的纸带，往后数 n个点，n个点之间的间隔数为(n－1)，纸带从
打第 1个点到打第 n个点的运动时间 Δt＝0.02(n－1) s。
(6)用刻度尺测量出第 1个点到第 n个点间的距离 Δx。
2.数据处理
(1)计算纸带的平均速度：从打第 1个点到打第 n个点，纸带的运动时间为 Δt＝0.02(n－1)s，
纸带的位移为 Δx，纸带的平均速度 v＝。把测量和计算的结果填入表中。
2
　　记录项
实验次数
点数n
点划分出
的间隔数
n－1
运动
时间
Δt/s
位移
Δx/m
平均速度
v/(m·s
－1
)
1
2
(2)用打点计时器测量瞬时速度
① 选取一条点迹清晰便于分析的纸带。
② 从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔 T＝
5×0.02 s＝0.1 s。在纸带上用 O、A、B、C、D…标出这些“计数点”，如图所示。
用刻度尺依次测出 OA、OB、OC、OD…的距离是 s1、s2、s3、s4…，再利用 x1＝s1、x2＝s2－
s1、x3＝s3－s2…确定出 OA、AB、BC、CD…之间的距离 x1、x2、x3、x4…
③A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为
vA＝、vB＝、vC＝、vD＝…
(3)用v－t图象描述物体的速度
① 以速度 v为纵轴，时间 t为横轴建立直角坐标系。
② 根据不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点。
③ 用平滑曲线把这些点连接起来，即得到 v－t图象。
四、误差分析
1.利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差。为减小误差，应取以计数点为
中心的较小位移 Δx 来求平均速度。
2.测量计数点间的位移 x带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数
3
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